人的外貌及體態,都必然受到遺傳的影響,諸如運動爆發力、耐力、敏捷度、最大攝氧速率與最大心跳速率等,皆會受到遺傳的影響。終生時常規律運動的人,在年輕時,可以讓遺傳的身體機能得到充分發展,並且在中、老年時,可以維持較好的身體機能,而且在老年時,身體機能比較不會大幅衰退,也較能減少慢性疾病的發生率。
運動的好處,大家恐已耳熟能詳,諸如消耗過剩熱量、改善心血管循環系統、提高心肺功能、提升動脈血中含氧量、防止鈣質流失、維持身心平衡、增加對疾病抵抗力、及增進肌肉系統的柔軟度與耐力等等,實不必詳述。
蕭淑芬在其碩士論文中(2003年國立台灣師範大學體育研究所碩士論文,中老年人運動行為與醫療就診記錄關係之研究),研究以900位中老年人(有效問卷男性有446人,女性有398人)的運動行為做問卷調查,發現中老年人有47.87%具有運動習慣,而這些有規律運動的人,男性佔50.45%,女性佔44.97%,而年齡在61歲以上的老年人有運動習慣者高於其他年齡層,並發現中老年人規律運動可減少醫療就診次數。
體適能
體適能(physical fitness),是指我們從事日常所有活動(如工作、娛樂及運動等)所需要的健康體能。體適能較好的人,較有活力完成每天的工作,有餘力享受休閒娛樂生活,亦可輕鬆應付偶發的身體活動;一般來說,擁有良好體適能才是建立良好生活品質的最基本條件。
若要擁有良好的體適能,就須要時時注意維護或鍛練使體適能所包含的各項要素(component)達到較佳狀態,而體適能所構成的各項要素,簡述於下:
(1)生理性體適能(physiological fitness) -- (a)代謝體適能(metabolic),如血糖、血脂及血中各種激素或各種成分的濃度,除營養攝取充分外,再利用運動使代謝體適能保持於較佳狀態;(b)體態體適能(morphological fitness),如體脂肪及身體輪廓(如腰圍、胸圍、肩寬、身高、體重等)等,其量測值有身體質量指數(body mass index,BMI)、腰圍(waist circumferences)、腰臀比例(waist to hip ratio)等,除了飲食控制外,再利用運動使體態體適能保持於較佳狀態;(c)骨骼強健(bone integrity) 體適能,除注意營養鈣質攝取外,再藉由運動增進骨骼強度(strength)。
(2)健康相關體適能(health-related fitness) -- (a)身體組成(body composition),是指身體各結構成分所佔的比例,主要項目為脂肪與非脂肪的比率,可利用水中秤重法(underwater weighing),測量身體密度,再換算出體脂肪的比率;(b)心血管體適能(cardiorespiratory fitness),主要是指將氧吸入再經血液輸送至體內各組織細胞並加以利用的能力,心肺體適能好,工作或運動可持續較久且較有效率,提昇心肺體適能,是體適能運動的重點;(c)柔軟度(flexibility)體適能,可透過瑜珈或體操鍛練;(d)肌耐力(muscular endurance) 體適能,可利用重量負荷運動鍛練,持續用力反覆練習;(e) 肌力(muscle strength),可利用重量負荷運動鍛練。
(3)運動技能相關體適能(skill-related fitness) – 主要包括靈活性(agility)、平衡能力(balance)、協調能力(coordination)、爆發力(power)、速度(speed)及反應時間(reaction time)等項目。
體適能的各項構成要素,整理成如下表格:
生理性體適能 |
健康相關體適能 |
運動技能相關體適能 |
代謝體適能 體態 骨骼強度 |
身體組成體適能 心肺體適能 柔軟度 肌耐力及肌力 |
靈活性、平衡能力 協調能力、爆發力 速度、反應時間
|
要擁有良好的體適能,先將最上層的生理性體適能調理好,亦即先把血糖、血脂、血膽固醇、BMI等調理到正常狀況;再進入第二層次,健康相關體適能,亦即利用營養與運動,改善身體組成,提昇心肺能力,改善柔軟度、肌耐力與肌力;接著再進入第三層次,利用運動,改善靈活性、平衡能力、協調能力、爆發力、速度、反應時間。三個層次條理後,身體就可達到最佳體適能狀態。
常見運動對體適能之作用
以下列舉一些常見運動對體適能的影響,評價對體適能的各個要素的改善能力,分數越高,改善能力越強:
運動項目 |
心肺功能 |
肌力、肌耐力 |
柔軟度、靈活度、協調能力 |
體重及體脂 |
籃球 |
4 |
4 |
4 |
4 |
保齡球 |
1 |
1 |
1 |
1 |
自行車 |
4 |
3 |
2 |
3 |
高爾夫球 |
1 |
1 |
2 |
2 |
氣功 |
2 |
2 |
2 |
2 |
游泳 |
4 |
4 |
3 |
3 |
乒乓球 |
3 |
3 |
3 |
3 |
網球 |
3 |
3 |
3 |
3 |
慢跑 |
4 |
3 |
2 |
4 |
步行 |
3 |
2 |
1 |
2 |
最大運動負荷能力
所謂最大運動負荷能力(maximum exercise capacity,Max EC),其意義即代表一個人盡所有力量所能達到的最大的有氧運動能力(exercise capacity),而當一個人處於所能達到的最高強度(intensity)運動狀態時,此時所量測到的攝氧速率(oxygen uptake rate,或叫氧氣攝取速率,亦可被視為體內氧氣消耗速率),就是此人所能達到的攝氧速率最大值(peak VO2m ax),(因為氧氣攝取量越大,表示熱量也消耗越大),因此也正是此人所能達到的最快熱量消耗速率。於是學者們就將一個人所能達到的攝氧速率最大值,定義為最大運動負荷能力。
要如何讓一個人達到的最大的有氧運動能力(或謂最高強度的運動能力),以利量測攝氧速率的最大值呢?事實上,就是利用運動器材,如跑步機(motorized treadmill)、固定腳踏車(stationary cycle ergometer)等,在短時間內,不斷提高運動強度,直到達到受試者的運動強度之極限,而無法再進行運動下去,在停止運動前所量測到的最大攝氧速率,便是受試者的最大運動負荷能力。量測時間最好不要超過12分鐘,否則易產生疲勞,疲勞狀態一產生,將使所測得的最大運動負荷能力(或謂最大攝氧速率)失真。
一個人的最大運動負荷能力,與心肺功能密切相關,一個人若利用運動改善或提高他的最大運動負荷能力,就意謂其心肺能力亦因運動而被提高了。心肺功能好的人,通常所能從事的運動,其運動強度可較高,而且運動時間也可較長。
最大運動負荷能力實際量測 – 跑步機
利用跑步機量測最大運動負荷量時,讓受試者在跑步機上跑,並且同時利用心電圖監測儀追縱(trace)量測心電圖,及利用氣體代謝分析儀追縱分析攝氧速率,且亦同時量測心跳及血壓,再使用運動心臟學之父R. A. Bruce在1963年所發展的Bruce量測程序(Bruce Protocol Stress test,文獻發表於Pediatrics,32(4),p. 742-756,1963)進行量測,首先選擇適當起始速度(speed),再每隔3分鐘同時提昇跑步機速度(speed)及增加坡度(incline)一次,通常12分鐘內就跑不動了,也必須如此,這樣數據才有可信度,約在快跑不動時,所量測到的最大攝氧速率,即為最大運動負荷能力。若在量測期間,心電圖、心跳、血壓有異常變化,則應停止測試,數據已不具可信度。於此須提及的,跑步機的測試程序,事實上不只Bruce一種,尚有Balke、Astrand或Naughton等等。
若在量測時,同時利用氣體代謝分析儀直接量測攝氧速率,雖然是最準確的方法,但是非常不經濟,費用頗高。因此,學者就發展了一個方便的方法,就是只要量測受試者在跑步機上所能運動的時間,再利用估算方程式,就可間接估算受試者的最大攝氧速率了。舉例來說,對於使用修正型Bruce測試程序(modified Bruce Protocol test)而言,一個男性受試者的起始速度為2.74公里/小時,起始坡度為10% grade,只要利用馬錶量測受試者在跑步機上所能運動的時間(total time completed),T,代入以下估算方程式,就可估算最大攝氧速率了:
peak VO2max = 14.76 – (1.379´T) + (0.451´T2) – (0.012´T3)
最大運動負荷能力實際量測 – 腳踏車測力機
與跑步機類似,利用腳踏車測力機(cycle ergometer)量測peak VO2m ax,也是一樣,測試期間,不斷階段式的提高運動強度,直到無法再運動為止,可用氣體代謝分析儀直接量測最大攝氧速率,或估算方程式間接估算最大攝氧速率。
最大攝氧速率的優劣標準表
男性最大攝氧速率測試數據之常模化(norms)
|
18-25歲 |
26-35歲 |
36-45歲 |
46-55歲 |
56-65歲 |
65歲以上 |
非常好 |
>60 |
>56 |
>51 |
>45 |
>41 |
>37 |
好 |
52-60 |
49-56 |
43-51 |
39-45 |
36-41 |
33-37 |
略高於平均 |
47-51 |
43-48 |
39-42 |
35-38 |
32-45 |
29-32 |
平均 |
42-46 |
40-42 |
35-38 |
32-35 |
30-31 |
26-28 |
略低於平均 |
37-41 |
35-39 |
31-34 |
29-31 |
26-29 |
22-25 |
不好 |
30-36 |
30-34 |
26-30 |
25-28 |
22-25 |
20-21 |
非常不好 |
<30 |
<30 |
<26 |
<25 |
<22 |
<20 |
女性最大攝氧速率測試數據之常模化(norms)
|
18-25歲 |
26-35歲 |
36-45歲 |
46-55歲 |
56-65歲 |
65歲以上 |
非常好 |
>56 |
>52 |
>45 |
>40 |
>37 |
>32 |
好 |
47-56 |
45-52 |
38-45 |
34-40 |
32-37 |
28-32 |
略高於平均 |
42-46 |
39-44 |
34-37 |
31-33 |
28-31 |
25-27 |
平均 |
38-41 |
35-38 |
31-33 |
28-30 |
25-27 |
22-24 |
略低於平均 |
33-37 |
31-34 |
27-30 |
25-27 |
22-24 |
19-22 |
不好 |
28-32 |
26-30 |
22-26 |
20-24 |
18-21 |
17-18 |
非常不好 |
<28 |
<26 |
<22 |
<20 |
<18 |
<17 |
以上常模化表格之原始出處之文獻,並未找出,不過以上數據與既有文獻資料比對起來,尚屬相當合理,所以頗值得參考留意。
最大運動負荷能力與死亡率
西元2002年,美國史丹佛大學醫學中心及其聯盟的教學醫院的教授及醫學專家們,在其論文中(NEJM,346(11),p. 793-801)所提出的研究成果,令世人感到震憾, 所得到重要結論如下:(1)最大運動負荷能力是男性健康者與心血管病人,此兩種人來說,是最有效的死亡率(mortality)指標。(2) 最大運動負荷能力越好,死亡率越低。
由於心血管病人,透過適度運動,可改善病情,早已為人所瞭解;然而這篇論文,最令人驚喜的是,對於男性健康者,透過運動改善最大運動負荷能力,可以降低死亡率,或者以白話說,就是延長人的壽命(life extension)。這是人類有史以來,第一次以醫學試驗數據,證明「適當的運動可以讓人活得更久」的醫學論文。如此,不難相信,這樣的結論,將可讓許多不愛運動或懶得運動的人,會驚覺運動的重要性,而開始積極運動起來。此篇主要針對男性做研究,但值得一問的是,是否女性也是如此呢?
緊接著,西元2003年,芝加哥大學的醫學研究團隊Gulati M等人,在其發表的論文中(Circulation,108,p. 1554-1559)透過醫學試驗數據亦證明,對女性而言,「適當的運動可以讓人活得更久」亦是與男性相同而正確的。
估算最大運動負荷能力之建議值
人生當中最大的peak VO2m ax值(即最大運動負荷能力),約發生在15-30歲間,不過較常在15-20歲之間,因人而異,然最大值發生後,在正常情況下,每個人的最大攝氧速率(peak VO2nax),因身體的老化,就自然會隨年紀增加而降低;對一般人來說,每十年會降8-10%(約每年1%),而對仍在受訓的運動員或仍持續保有劇烈烈運動的人來說,每十年會降5%(約每年0.5%),但對於大於20歲而幾乎不運動的人來說,其最大攝氧速率,每十年可能會達降低10-15%。(可參考文獻Pollock ML et al,Med Sci Sports Exerc,30,p. 975-991,1998)基本上,在任何年紀階段,男性的最大攝氧速率約大於女性10-20%。
至於一個人的最大運動負荷能力要多好,才算健康,其實很難找出一定的標準,只能從統計方法著手,例如把同年齡、同性別健康且有適當運動的人,進行最大運動負荷能力量測,再將量測結果進行統計分析,找出何種最大運動負荷能力的人最多,那此種最大運動負荷能力,就最有可能當作大家的目標值(target exercise capacity),就建議大家能努力達到這個目標值,這個亦可稱為建議值(recommended exercise capacity)。
最大運動負荷能力的目標值何在?經過許多專家學者的研究,當然就有一些成果出來,前文所提的最大攝氧速率的優劣標準表,亦是其中一個值得參考的標準。一個人最大運動負荷能力的建議值(或目標值),學術領域已發展出不少估算方法,有較簡易的亦有較複雜的,於此僅提及較簡易的方法,主要方便一般人的應用。在西元2007年,Kim ESH等人在其發表的論文中(J Am Coll Cardiol,50(19),p. 1867-1875),將過去學者所提出的7個簡易估算法進行評估,認為有兩種估算法較為準確,如下所示:
Veterans Affairs (VA) referral model
僅應用於男性
Predicted MET = 18 – 0.15 ´ (age)
St James model
僅應用於女性
Predicted MET = 14.7 – 0.13 ´ (age)
其中Predicted MET為估算的代謝當量數,即為peak VO2m ax之估算建議(recommended)值,亦即為最大運動負荷能力之估算建議值。須特別注意的是,此處1 MET的定義為,1 MET = 3.5 毫升/(公斤´分鐘)耗氧速率。而其中age代表年齡歲數。至於關於代謝當量數(MET)的說明,可參考本部落格所發表之貼文(「代謝當量」之名詞說明及活動MET強度表)。
舉例說明
例如一位45歲的男性大學教授,體重65公斤,身高172公分,且平常很忙很少運動。將其歲數代入VA referral model方程式中,如下所示:
18 – 0.15 ´ 45 = 11.25 MET = 11.25 ´ 3.5 = 39.4毫升/(公斤´分鐘)耗氧速率
此即表示,45歲男性,其應具有最大運動負荷能力的估算建議值為39.4毫升/(公斤´分鐘)耗氧速率。
但利用跑步機實際量測,教授的peak VO2m ax,卻只有33毫升/(公斤´分鐘)耗氧速率,僅達建議值的(33/39.4)´100% = 83.8%,低於85%,相當麻煩,必須速建議教授,應多多運動以改善其最大運動負荷能力。
根據專家學者研究的結果,如果實際所量測到的最大攝氧速率低於85%估算的最大攝氧速率,表示心肺功能不夠好,其全因(all-cause,即不論何種原因)死亡率較高。因此建議大家應常運動,以保持最大運動負荷能力(即peak VO2m ax)高於85%估算建議值,當然能達到估算建議值則更好,而若能高於估算建議值,那就最好不過了。
最大運動負荷能力之自我簡易量測法
Cooper 12分鐘跑步量測法(參考文獻,Cooper AH,JAMA,203,p. 201-204,1968 http://jama.ama-assn.org/content/203/3/201.short)
此方法為,在運動場上(最好跑道為400公尺),受試者先熱身(warm up)10-15分鐘候,再一直盡已所能以自己最快的速度跑步12分鐘,然後量測12分鐘所跑的距離。須注意,測試前24小時內勿食用興奮性食品(如咖啡、酒、香煙等),飯後2小時內勿測試、應有充足睡眠、跑道上勿受太多人干擾(如人、強光及雜音等)、雨後泥濘勿測試、氣溫過高勿測試、風太大勿測試、有生病時勿測試、及情緒不好亦勿測試。此方法,cooper發展如下的估算方程式估算peak VO2m ax
peak VO2max = ( d – 504.9 ) / 44.73
其中d為12分鐘所跑的距離,單位為公尺。
此方法,適合能持續跑步12分鐘的人。
Balke 15分鐘跑步量測法(Horwill F,Colin Davies Printers/British Milers’ club,1994)
此方法為,在運動場上,受試者先熱身(warm up)10-15分鐘候,再一直盡已所能以自己最快的速度跑步15分鐘,然後量測15分鐘所跑的距離。此方法有兩個估算方程式如下:
Balke原始方程式(參考文獻 B Balke, Rep Civ Aeromed Res Inst US, 53, p. 1-8, 1963 http://www.faa.gov/library/reports/medical/oamtechreports/1960s/media/AM63-06.pdf)
peak VO2max = 6.5 + 12.5 ´ D
其中D為15分鐘所跑的距離,單位為公里。
Horwill方程式(由Horwill修正Balke方程式而得 http://www.ebay.ph/itm/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=250889171843)
peak VO2max = 0.172 ´ [(d/15) – 133] + 33.3
其中d為12分鐘所跑的距離,單位為公尺。
此方法可以結合Cooper12分鐘跑步法,可以在跑到第12分鐘時,由助手定下記號,所以可同時記錄12分鐘及15分鐘所跑的距離,因此可有三個方程式估算peak VO2m ax。
Rockport 1英哩快走量測法(Kline G et al.,Med Sci Sports Exerc,19,p.253-259,1987 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3600239)
此方法為,在平坦硬質運動場上,最好使用最內線跑道,受試者先熱身(warm up)10-15分鐘候,再一直盡已所能以自己最快的速度走路1英哩(即1609公尺),然後量測快走所花費的時間;並在一走完1英哩的同時,立刻量測15秒的心跳次數,再據此計算每分鐘的心跳次數(beats/min)。此方法,快走時須注意不可有慢跑或跑的情況發生。此方法的估算方程式如下:
peak VO2m ax (O2 ml/Kg×min) = 132.853 - (0.0769´W) - (0.3877´A) + (6.315´G) -
(3.2649´T) - (0.1565´HR)
其中,W為體重,單位為磅(1公斤=2.204634磅);A為年齡,單位為歲;G為性別,女性G=0,男性G=1;T為快走完成時間,單位為分鐘;HR為快走完所立即量測的心跳速率,單位為每分鐘心跳次數。此方程式約有±5 ml/Kg×min之誤差。此方法,對跑不完12分鐘的人,通常較胖的人,年紀較的人,體力較弱的人等較適合使用。而對於此方法快走完仍覺太輕鬆的人,即具有高攝氧速率的人,即心肺功能好及體力不錯的人,勿用此法,否則誤差頗大。
3分鐘踩踏法(WD Mcardle WD et al, Med Sci Sports Exerc, 4(4), p. 182-186, 1972 http://www.ispub.com/journal/the-internet-journal-of-biological-anthropology/volume-1-number-1/association-of-cardio-respiratory-fitness-body-composition-and-blood-pressure-in-collegiate-population-of-amritsar-punjab-india.html)
此方法(3-min step test)是個很簡易的方法,由紐約市皇后學院運動生理實驗室所發展出來的方法。此方法,需先準備一張木質板凳或木箱(離地高度為16.25英吋,約41.3公分),或一個水泥或木質階梯(其階梯高度為16.25英吋),一個節拍器(metronome)及一個馬錶(stop watch)。測試前,須熱身5-7分鐘(如走路、輕鬆慢跑、拉伸運動等),並練習如何踩踏階梯,踩踏法簡易說明如下:節拍器打第一拍時,左腳踏上階梯(step),打第二拍時,右腳踏上階梯,打第三拍時,左腳回到地面,打第三拍時,右腳回到地面,打第五拍時,再重覆左腳踏上階梯‧‧‧不斷重覆,上上下下的動作。至於左腳或右腳那隻腳先開始,並無嚴格規定,只須維持兩隻腳分別上去,再分別下來即可,所謂「上上下下」的動作即可。練習學會如何踩踏後,就需設定節拍器的速度,對男性來說,節拍器的速度需設定為每分鐘96拍(96 beats/minute),因此測試3分鐘,需「上上下下」來回24次;對女性來說,節拍器的速度需設定為每分鐘88拍(88 beats/minute),因此測試3分鐘,需「上上下下」來回22次。然後啟動節拍器開始測試,3分鐘停止後,約第5秒至第20秒,量測心跳或脈博數,以計算每分鐘心跳數(heat rate score,或HRc)。此方法的估算方程式如下:
男性
peak VO2m ax (O2 ml/Kg×min) = 111.33 - ( 0.42 ´ HRc )
女性
peak VO2m ax (O2 ml/Kg×min) = 65.81 - ( 0.1847 ´ HRc )
注意,其中HRc的單位為每分鐘心跳數,beats/minute。
當然亦有利用慢跑的測試法,但慢跑可快可慢,運動強度不易拿捏,易產生誤差,因此不如採用跑步及快走的方式較好,「使勁的跑」與「使勁的走」,一般人較易拿捏。
對於那些連快走或踩踏法都無勝任的人,如老人、兒童及病人等,也可利用走路的方式,來評估心肺的功能,如12分鐘或六分鐘走路測試法(six-minute walk test),但因未有估算peak VO2m ax的適當方程式,因此於此不再特別陳述。
舉例說明
第一例
一位新竹科學園區的男性半導體工程師,年齡35歲,體重85公斤,身高173公分,12分鐘全力跑步可跑2230公尺,我們現在就來檢驗這位工程師最大運動負荷能力之優劣。
(1)估算最大運動負荷能力之建議值
男性,因此採用VA referral model估算方程式
最大運動負荷能力之建議值 = Predicted MET = 18 – 0.15 ´ 35 = 12.75 METs = 12.75 ´ 3.5 = 44.625毫升/(公斤´分鐘)耗氧速率 = peak VO2m ax之建議值
(2)估算實際量測的peak VO2m ax
12分鐘跑步,因此採用Cooper估算方程式
實際peak VO2m ax = (2230-504.9) / 44.73 = 38.57毫升/(公斤´分鐘)耗氧速率 = 實際最大運動負荷能力
(3)實際最大運動負荷能力與最大運動負荷能力建議值之比較
實際最大運動負荷能力 / 最大運動負荷能力建議值 ´ 100%
= 實際peak VO2max / peak VO2m ax之建議值 ´ 100%
= 38.57 / 44.625 = 86.4%
看起來,這位工程師最大運動負荷能力偏低,最好能在90%或95%以上。檢查其BMI值,BMI = 85公斤 / (1.73公尺 ´ 1.73公尺) = 28.4,這位工程師略顯肥胖,因此建議這位工程師應適當經由運動減肥,並經由運動以提昇最大運動負荷能力。
第二例
一位新竹科學園區的女性半導體工程師,年齡28歲,體重56公斤,身高162公分,1英哩快走,走完時間為16分30秒,走完之心跳速率量測值為144次/分鐘,我們現在就來檢驗這位工程師最大運動負荷能力之優劣。
(1)估算最大運動負荷能力之建議值
女性,因此採用St James Model估算方程式
最大運動負荷能力之建議值 = Predicted MET = 14.7 – 0.13 ´ 28 = 11.06 METs = 11.06 ´ 3.5 = 38.71毫升/(公斤´分鐘)耗氧速率 = peak VO2m ax之建議值
(2)估算實際量測的peak VO2m ax
採用Rockport 1英哩快走量測法之估算方程式
實際peak VO2m ax (O2 m l/Kg×min) = 132.853 - (0.0769´56´2.204634) - (0.3877´28) - (3.2649´16.5) - (0.1565´144) = 36.1毫升/(公斤´分鐘)耗氧速率 = 實際最大運動負荷能力
3)實際最大運動負荷能力與最大運動負荷能力建議值之比較
實際最大運動負荷能力 / 最大運動負荷能力建議值 ´ 100%
= 實際peak VO2max / peak VO2m ax之建議值 ´ 100%
= 36.1 / 38.71 ´ 100% = 93.3%
看起來,這位女性工程師最大運動負荷能力表現不錯,最好能再適當運動,以提昇至95%以上。
心肺體適能
最大運動負荷能力越好,即實際peak VO2m ax越高,死亡率就越低;代表心肺功能好,死亡率可以降低。換句話說,一個健康的人,具運動習慣,心肺功能好,預計生命可達94歲,但有一天,因工作忙碌,改變生活習慣,不再運動,而讓心肺能力降低,即最大運動負荷能力降低,將會使得此人生命無法達到94歲,有可能減損數歲,縮短壽命。
其實,簡單說,維持良好心肺體適能,正是讓生命長度不受減損的重要因素。因此若一個人,其實際最大運動負荷能力低於最大運動負荷能力建議值85%以下,表示其生命長度將受到檢損的威脅,就應著手進行改善心肺體適能,可依下列程序進行:(1)檢查心、肺是否有疾病,若有,則須治療;(2)檢驗血液中三酸甘油脂、膽固醇、血糖是否正常,若有,則改善之;(3)量測體脂率及BMI,確認是否過胖;(4)量測體脂率,確認肌肉量比例足夠;(5)檢視營養是否均衡及充足;(6)擬訂運動規畫,進行運動。
當身體心血管健康程度調整完成,不論是好是壞,都須要依靠營養與運動來提昇、維持或改善心肺體適能。
維持及改善心肺體適能之運動
西元2008年二月,Kokkinos P等人在其發表的論文中(Circulation,117,589-591),主要提出兩項觀點,一為已為大家所知的「最大運動負荷能力越好,死亡率越低」之結論,另一為只須中級強度的運動就足以使最大運動負荷能力不致衰退了,也即是說中級強度的運動就足以維持住心肺能力而不致不當衰退了。
根據Kokkinos P等人的研究,最大運動負荷能力(maximum exercise capacity,Max EC)每增加1 MET,約可降低全因死亡率13%。具有Max EC 7.1 -10 M ET的人,與Max EC小於5 MET的人比較,其全因死亡率可降低50%;而具有Max EC大於10 MET的人,與Max EC小於5 MET的人比較,其全因死亡率可降低70%。
據Kokkinos P等人的研究,只要一週有5-6天,快走(brisk walk)30分鐘,就足以維持適中的Max EC了,而快走的速度,就是走的時會喘但仍能講話的這樣的速度。若一次無法快走30分鐘,亦可分成兩次,一次15分鐘,例如早上快走15分鐘,傍晚快走15分鐘。這是對忙錄的人來說,因隨處可快走,比較容意達到的基本運動量。這是一種「小成本,大回報」的運動法。
美國運動醫學學院之運動建議
美國運動醫學學院(American College of Sports Medicine,或ACSM)於2007年8月1日所最新公布的運動建議,參考網站http://www.acsm.org/AM/Template.cfm?Section=Home_Page&TEMPLATE=/CM/HTMLDisplay.cfm&CONTENTID=7764,如下:
18歲至65歲
(1)每週應有五天進行至少30分鐘中強度(moderately intense,會喘但尚可講話)有氧運動;
(2)每週應有三天進行至少20分鐘高強度(vigorously intense) 有氧運動;
(3)每週應有兩天進行肌力運動(如扶地挺身、仰臥起坐、啞鈴、舉重、腿部伸展運動、腰部伸展運動、頸部伸展運動等等)兩次,每次做8-10種肌力運動,每種重覆做12次。
65歲以上或50-64歲但有慢性疾病者
(1)每週應有五天進行至少30分鐘中強度(moderately intense,會喘但尚可講話,約3-6 MET運動強度,因人而異)有氧運動;
(2) 每週應有三天進行至少20分鐘高強度(vigorously intense,指喘到不易說話的強度,因人而異) 有氧運動;
(3)每週應有兩天進行肌力運動(如扶地挺身、仰臥起坐、啞鈴、舉重、腿部伸展運動、腰部伸展運動、頸部伸展運動等等)兩次,每次做10種肌力運動,每種重覆做10-15次;
(4)做一些平衡運動;
(5)須擬定運動計畫。
運動強度之自我評量
基本上,大家都能熟知瞭解,運動強度越高,運動時的心跳速率自然也越快。據此道理,美國運動家Sally Edwards,在她的著作中(Sally Edwards' Heart Zone Training:Exercise Smart, Stay Fit and Live Longer,1996),依心跳速率,將運動強度分成五個等級。而五個等級的區分,則是以運動時的心跳速率,為最大心跳速率(maximum heart rate,或MHR)之比率進行區分而成,簡述如下:
最大心跳速率(MHR),即人在所能達到的最高運動強度時,所量測到的心跳速率。實際最大心跳速率,常會因運動種類不同,而量測之值亦產生不同。Sally Edwards亦有發展出估算方程式,方便估算最大心跳速率:
男性
MHR = 210 – (0.5 ´ A) – (0.05 ´ W) + 4
女性
MHR = 210 – (0.5 ´ A) – (0.05 ´ W)
其中A為年齡(歲),W為體重,單位為英磅(1公斤=2.204634磅)。例如一位新竹科學園區的女性半導體工程師,年齡28歲,體重56公斤(或123.46英磅),身高162公分,所以MHR = 210 – (0.5´28) – (0.05´123.46) = 190 次/分鐘(beats/min)。
運動強度(exercise intensity)依心跳速率分級如下:
(1)第一區(Zone 1)
Zone 1,運動時心跳速率為最大心跳速率(MHR)之50%-60%之間,其運動強度,類似熱身(warm-up)運動或微快走路,且不會流汗,是屬於輕鬆舒適運動強度區,可以一邊運動,一邊聊天。這個低強度區,亦適合長期未運動者,最初一段時間的運動練習。運動熱量來源,燃燒10%醣類(碳水化合物)、85%脂肪、5%蛋白質。
(2)第二區(Zone 2)
Zone 2,低強度運動,運動時心跳速率為最大心跳速率(MHR)之60%-70%之間,其運動強度,類似輕鬆慢跑,呼吸稍微急促有壓力,可用短句講話,略流汗,還算感覺舒適之運動區。運動並不劇烈,因此運動時間可持續很長,是減肥健身的運動區,此區,有時又被稱作體重管理區(weight management zone)。運動熱量來源,燃燒15%醣類(碳水化合物)、80%脂肪、5%蛋白質。
(3)第三區(Zone 3)
Zone 3,中強度運動,運動時心跳速率為最大心跳速率(MHR)之70%-80%之間,其運動強度,類似慢跑與快走,會大量流汗,呼吸急促,僅能片斷講話(phrase,片語),不再輕鬆舒適,屬於耐力(endurance)訓練運動區。是提昇或維持心肺血管的運動區,有時又稱有氧運動區。運動時間,對一般人來說,大約可持續20-60分鐘。運動熱量來源,燃燒55%醣類(碳水化合物)、40%脂肪、5%蛋白質。
(4)第四區(Zone 4)
Zone 4,高強度運動,運動時心跳速率為最大心跳速率(MHR)之80%-90%之間,其運動強度,類似快速跑步或盡全力快走,大量流汗,呼吸急促,僅能趁機會空檔,講單字,是訓練爆發力,提昇運動強度能力的運動區。身體會產生乳酸,因此運動結束後,肌肉會有酸痛的現象。對於心肺功能不好的人,不可任意進入此區運動,須經醫師允許。運動熱量來源,燃燒70%醣類(碳水化合物)、25%脂肪、5%蛋白質。
(5)第五區(Zone 5)
Zone 4,劇烈運動,運動時心跳速率為最大心跳速率(MHR)之90%-100%之間,其運動強度非常強,只能在此區運動幾分鐘,無法持續,一般是運動幾分鐘再休息幾分鐘方式進行運動,是運動員的訓練區,其運動強度,類似盡全身之力向前衝刺跑步。一般人,須視心肺狀況,再考慮是否進入此區運動。運動熱量來源,燃燒90%醣類(碳水化合物)、5%脂肪、5%蛋白質。
舉例說明
例如一位新竹科學園區的女性半導體工程師,年齡28歲,體重56公斤(或123.46英磅),身高162公分,所以最大心跳速率MHR = 210 – (0.5´28) – (0.05´123.46) = 190 次/分鐘(beats/min)。
因此Zone 1,運動時的心跳速率(或叫心率)為0.5´190=95次/分鐘及0.6´190=114次/分鐘之間;Zone 2,運動時的心率,則為114-133次/分鐘之間;Zone 3,運動時的心率,則為133-152次/分鐘之間;Zone 4,運動時的心率,則為152-171次/分鐘之間;Zone 5,運動時的心率,則在171次/分鐘以上。
Zone 1及Zone 2,其熱量來源,都是大部分來自脂肪,但由於Zone 2的運動強度較高,每分鐘所燃燒的脂肪較多,因此Zone 2比Zone 1更適合減肥健身運動。
如果女性朋友,要進入Zone 3運動提昇心肺能力,但又害怕慢跑或快走,會長蘿蔔腿,則建議採用全身性運動,如游泳或有氧舞蹈等,然進行有氧舞蹈運動時,要記得量測心跳速率,以確認有進入Zone 3運動,否則強度不足,若進入Zone 2,會變成減肥健身運動。
Zone 3運動,為提昇心肺能力的主要運動區,但若要明顯且較快些提昇心肺能力,則可在進行Zone 3運動時,儘量在Zone 3的上緣運動,有一部分時間進入Zone 4運動;如前述之新竹科學園區的女性半導體工程師,Zone 3之心率在133-152之間,則Zone 3的上緣就是指運動強度在心率在152次/分鐘附近,如145-152次/分鐘附近;因此女性半導體工程師,想要快速改善最大運動負荷能力(亦即心肺能力),若運動30分鐘,可利用5-10分鐘在Zone 4運動,其於時間則在Zone 3的上緣運動。
心跳速率量測
心跳速率量測,最簡單的方法,就是用自己的手指量測。以食指及中指置於耳朵下方,向下滑動,經過頷骨(jawbone)下方一些,就可觸摸到頸動脈。在運動時,隨時可停下來,用食指及中指觸摸頸動脈,量測脈博跳動10秒,將量測到的次數,再乘以6,就是心跳速率(次/分鐘)。
當然,最方便的,就是在手腕戴上心率錶(可量測心跳速率的手錶),隨時監控心跳速率,例如位新竹科學園區的女性半導體工程師,年齡28歲,體重56公斤(或123.46英磅),身高162公分,所以最大心跳速率MHR=190次/分鐘,想要在跑步進行Zone 3運動,則心跳須維持在133-152次/分鐘之間,當然最好能心跳穩定持續運動,若無法穩定,時快時慢,則在心跳速率到達152次/分鐘時,就放慢速度,待心跳速率掉落至133次/分鐘時,再提高速度,讓心跳速率一直保持在133-152次/分鐘之間。
對於上班族之運動建議
五種運動規畫方式,目標為維持心肺功能及一些肌肉強度,提供參考如下:
(1)最好的運動規畫,就是按照美國運動醫學學院的運動建議進行運動。
(2)每週運動五天,運動30分鐘,運動前做5-10分鐘熱身及肌肉伸展運動,運動採用跑步、慢跑、快走隨自己喜歡交替方式,或在健身房上的跑步機或腳踏車皆可,在Zone 3運動強度進行運動20-30分鐘,若在運動中,有一些時間,試以Zone 4運動強度運動,是值得稱許的。
(3) 採用Kokkinos P等人提供的方法,每週運動五天,快走(brisk walk)30分鐘,而快走的速度,就是走的時會喘但仍能講話的這樣的速度。若一次無法快走30分鐘,亦可分成兩次,一次15分鐘,例如早上快走15分鐘,傍晚快走15分鐘。
(4)每週運動三天,每次運動45-60分鐘,運動前做10-20分鐘熱身及肌肉伸展運動,運動採用跑步、慢跑、快走隨自己喜歡交替方式,或在健身房上的跑步機或腳踏車皆可,在Zone 3運動強度進行運動35-50分鐘,在運動中,至少有5-10分鐘,以Zone 4運動強度運動。此方式,主要提供給忙碌男性上班族。
(5) 每週運動三天,其中兩天每次運動45-60分鐘,運動前做10-20分鐘熱身及肌肉伸展運動,運動採用有氧舞蹈或體操,在Zone 3運動強度進行運動35-50分鐘,另外一天,採用跑步、慢跑、快走隨自己喜歡交替方式,或在健身房上的跑步機或腳踏車皆可,在Zone 3運動強度進行運動35-50分鐘,在運動中,至少有10-20分鐘,以Zone 4運動強度運動。此方式,主要提供給忙碌女性上班族。
若須要減肥健身的上班族,除了以上運動量不可少外,自己須另外安排足夠時間,進行Zone 2運動強度的減肥健身運動。
此外,最好每半年能利用Cooper 12分鐘跑步法、Balke 15分鐘跑步法、Rockport 1英哩快走法、或3分鐘踩踏法任選一種,估算自己實際的最大運動負荷能力,並與最大運動負荷能力的建議值(VA referral model或St James model)比較,最低最低限度,其比值一定要高於85%以上,當然95%以上,是最安全可靠的。若低於85%,則應強化運動規畫,運動期間,儘量在Zone 3上緣進行運動,並有部分時間進入Zone 4運動,待比值恢復至90或95%以上時,再維持於Zone 3運動即可。
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